MAX16031/MAX16032系統監測器支持外部連接成二極管的晶體管來檢測遠端溫度。二極管連接的晶體管具有與溫度相關的特性，可以使用簡單的過程進行測量。根據晶體管的類型，這些特性略有不同;因此，在MAX16031/MAX16032產生精確的溫度讀數之前，需要進行校準過程。

MAX16031/MAX16032 EEPROM可配置系統監測器設計用于監測復雜系統中的電壓、溫度和電流。這些EEPROM可配置器件在選擇工作范圍方面具有極大的靈活性;溫度、電壓和電流的上限和下限;故障輸出配置;以及能夠在設備中存儲這些值的操作模式。

MAX16031可監測多達8個電壓、3個溫度（1個內部/2個外部遠端溫度二極管）和1個電流。MAX16032可監測多達6個電壓和2個溫度（1個內部/1個遠端溫度二極管）。這些監控參數中的每一個都被多路復用到ADC中，并寫入其各自的寄存器，該寄存器可以通過SMBus讀回?和 JTAG 接口。

EEPROM中外部溫度傳感器的校準參數必須由客戶設置，因為它們取決于應用電路中使用的二極管類型。本應用筆記提供了校準外部溫度傳感器的步驟。本文簡要介紹了一種用于測量溫度的通用雙電流方法，然后介紹了MAX16031/MAX16032采用的雙電流方案。還提供了使用二極管連接的2N3904晶體管作為示例的特定校準程序。

溫度傳感評論

所有半導體器件都表現出溫度依賴性。特別令人感興趣的是正向偏置PN結的IV曲線，它在很大程度上取決于溫度。以下二極管方程模擬了這種行為：

其中T是以開爾文為單位測量的溫度，n是二極管理想因子，k是玻爾茲曼常數（1.38e-23），q是電子的電荷（1.6e-19），V是是基極-發射極電壓，IS是反向飽和電流，I是二極管電流。

一種簡單而準確的溫度檢測方法是強制兩個不同的電流通過二極管，并獲取每個電流的基極發射極電壓之間的電壓差。這消除了對 I 的依賴S并使基極-發射極電壓差與溫度之間的關系相當線性。下面的等式顯示了它如何工作在兩個電流，IH和我L.

其中 ΔV是是兩個電流下基極-發射極電壓之差，IH是更高的強制電流，IL是較低的強制電流。其他參數與之前相同。求解 T 并轉換為攝氏度可得到以下結果：

該方程表明溫度與ΔV成正比是由物理常數、二極管理想因子和兩個檢測電流之比決定的比率。

MAX16031/MAX16032溫度檢測

MAX16031/MAX16032采用上一節討論的雙電流技術測量外部溫度二極管的溫度。縮放和轉換 ΔV 后是對于數字代碼，器件減去表示 -273.15 度偏移的固定代碼。結果數字是以攝氏度為單位的溫度，分辨率為 0.5°。

溫度檢測電路需要校準以補償不同的二極管理想系數。MAX16031/MAX16032中的每個外部溫度傳感器都需要兩個校準值：增益和失調。

存儲在 r19h[7：2]（傳感器 1）和 r4Fh[5：0]（傳感器 2）中的增益值控制 IH當前（IL電流固定在 6μA）。表1顯示了每個增益寄存器位的位權重。例如，值 110000b 對應于 IH84μA。

位于r1Bh[7：5]（傳感器1）和r4Dh[6：4]（傳感器2）中的失調值被添加到溫度轉換結果中，以補償失調誤差。表 2 顯示了可能的偏移值。

使用MAX16031評估板（EV kit）時，軟件可通過圖1所示的溫度設置對話框方便地訪問每個校準寄存器。在“電流和溫度”選項卡（如圖 2 所示）中，單擊藍色的外部溫度 1 或外部溫度 2 鏈接以訪問每個溫度監控通道的設置對話框。

圖1.“溫度設置”對話框。

圖2.“電流”和“溫度”選項卡。

在校準過程中以及正常運行期間，啟用內置數字溫度傳感器濾波器非常有幫助。在評估板軟件中，從“其他”選項卡中的溫度檢測濾波器時間常數下拉列表中選擇中心頻率。這與表3中描述的寄存器r5Bh[6：4]相對應。

校準程序

為了校準MAX16031/MAX16032的溫度傳感器電路，需要在兩種不同的溫度下獲取數據。溫度應相隔很遠，以獲得最佳效果。為簡單起見，第一個溫度可以是+25°C。 為了獲得更好的精度，第二個溫度應高于室溫而不是更低;一個良好的值是+85°C。 為獲得最佳精度，應在-40°C和+85°C下獲取數據。 下面的MAX16031示例獲取+25°C和+85°C的校準數據，并在二極管連接配置中使用Fairchild 2N3904晶體管——集電極和基極短路在一起。

為獲得最佳結果，被校準的傳感器應浸入溫控浴中的非導電流體中。該示例使用氟惰性?FC-77，盡管礦物油等其他液體也可能起作用。如果沒有此類設備，如果將傳感器連接到具有大熱質量的金屬物體上，則市售烤面包機烤箱可能就足夠了，這會增加校準期間的溫度穩定性。使用與傳感器有良好熱耦合的精確熱電偶來測量溫度。

請按下列步驟收集校準數據：

確保偏移寄存器設置為零。

將溫度設置為低值（在本例中為 +25°C），留出足夠的時間進行穩定。

將增益寄存器設置為 80μA。

記錄MAX16031返回的數字值。

對每個可能的增益寄存器值重復步驟4。

將溫度設置為高值（在本例中為+85°C），留出足夠的時間進行穩定。

重復步驟 3、4 和 5。

收集數據后，應執行幾個簡單的計算。對于從MAX16031收集的每個溫度，計算誤差值：

T犯 錯= TMAX16031- 噸量過的

然后，計算單個增益值的每個誤差值之間的差值：

Δ = TERR_85- 噸ERR_25

表4顯示了示例校準數據。增益注冊碼和增益值（μA）列將增益寄存器設置顯示為十六進制碼和等效電流源值。這TMAX16031（°C）列顯示了從MAX16031溫度轉換結果寄存器獲得的在低溫（+25°C）和高溫（+85°C）下每種增益設置的讀數。這T犯 錯（°C）列列出了MAX16031記錄的溫度與實際測量溫度之間的誤差（差）。Δ （°C） 列列出了高溫和低溫下記錄的誤差值之間的差異。

下一個任務是找到增益和失調校準參數。檢查 Δ （°C） 列并找到值最接近零的單元格。在這種情況下，增益設置為 87 和 87.25 的兩行包含零。這對應于零斜率，這意味著增益誤差可以忽略不計。接下來，檢查T犯 錯（°C）這些行的值，然后選擇包含可使用偏移寄存器減去的誤差值的行。在該示例中，選擇偏移誤差為 2 的行，以便偏移寄存器值 '001' 可以將其抵消。

從失調和增益寄存器獲得的值現在可以加載到應用電路中使用的MAX16031監視器的EEPROM配置寄存器中。每次都可以使用相同的值，從而產生合理的精度。

為了提高精度，可以在電路板測試時為每個單元設置增益參數。在設備附近放置一個精確的熱電偶并測量溫度。調整增益寄存器內容，直到MAX16031溫度與測量溫度匹配。

審核編輯：郭婷